Java类与对象、类的继承

目录

引言

一、理解现实生活中的类与对象

二、Java中的类与对象

1.类的创建

2.对象的创建

三、类的继承

1.代码实现继承

2.转型

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引言

Java作为一门面向对象的编程语言，要理解其使用方法，首先需要清楚对象的概念。在Java中，对象是类的实例化表示，而类则是对象的模板。因此，类和对象在Java中密不可分，相互依存。

编程是为了解决现实生活中的问题，而编程语言则是对现实规律的抽象表达。要理解抽象的代码，必须首先明确代码所解决的现实问题，将问题转化为代码的逻辑结构。在Java中，类的设计和对象的创建都是为了模拟现实问题的特征和行为。

因此，对于Java的使用者而言，深刻理解对象的概念以及类与对象的关系是至关重要的。只有通过清晰的现实问题抽象和良好的类设计，才能编写出具有逻辑性和可维护性的代码。

一、理解现实生活中的类与对象

物以类聚，人以群分。这句中文俗语出自《周易·系辞上》，用于比喻同类的东西常聚在一起，志同道合的人相聚成群，反之就分开，是朋友之间门当户对、志同道合的统称。这句俗语就体现出了分类的思想，文学上不同的文学作品会被分为不同的类（小说、诗歌、散文等），生物界中的各种生物也被分为域、界、门、纲、目、科、属、种 （实质上也是类的范围的由大到小）。再往贴近我们生活的角度来说，供给我们营养的东西被称作食物，接收电能并将电能转化为其他能以实现目的的东西被称为电器，食物、电器这些都是比较大的类，实际又可以具体到小的类，比如新买回来的一袋苹果，这袋苹果就是一个类，家里面客厅和主卧侧卧装的空调也可以是一个类。类是抽象的，是人的主观将具有相同特征的事物放在一起组成的，客观上又不一定是绝对正确的。而对象是具体的不抽象的，现实生活中的对象客观的存在于这个世界上，比如你正在阅览我这篇文章所用的这台设备，或者是你手边的茶杯，这些都是具体存在于这个世界上的，有具体的重量，尺寸大小，以及它所具有的作用。

二、Java中的类与对象

在Java编程语言中，一切都是基于类的。类是用来描述对象的模板或蓝图，它定义了对象的属性（成员变量）和行为（方法）。在Java中，你可以创建多个类，并通过实例化类来创建对象，然后使用对象来调用类中定义的方法或访问类的成员变量。因此，Java程序是由一系列相互关联的类构成的。

1.类的创建

Java中用 class 关键字来声明新的类，给类中包含了相关的成员变量（属性）和方法（行为）类的创建如下：

class 类名{
    成员变量；
    方法；
}
class Person{//以人作为一个类
    String name;//成员变量：名字
    void readName(){//方法：输出名字
        System.out.println(name);
    }
}

2.对象的创建

对该类创建实例对象代码实现如下：

类名 对象名 = new 类名()；
Person XiaoMing=new Person();//创建Person类的对象XiaoMing

简易完整代码如下：

public class Person{//以人作为一个类
    public static void main(String[] args){
        Person XiaoMing=new Person();//创建Person类的对象XiaoMing
        XiaoMing.name="小明";//修改成员变量：赋值
        XiaoMing.readName();//使用方法：执行对象行为
    }
    String name;//成员变量：名字
    void readName(){//方法：输出名字
        System.out.println(name);
    }
}

输出结果：

 值得注意的是在一个（.java）文件中只能出现一个public关键字修饰的类（主类），且该类名必须与文件名相同。

三、类的继承

前文在谈论现实的类与对象中，提及了食物与苹果以及电器与空调这种大类包含小类的情况，食物（大类）与苹果（小类）直接也具有共同的属性，如含有营养成分，电器（大类）和空调（小类）也有共同的行为，如需要外界供给电能消耗以实现相应功能，这种继承关系可以看作是小类拥有和大类相同的特性。在Java中，继承是一种强大的机制，它使得代码更具有组织性、重用性和扩展性。

1.代码实现继承

Java中继承的关键字是 extends 。创建一个新的类Boy，示例如下：

//public class 子类名（派生类） extends 父类名（基类，超类）{
// }
public class Boy extends Person{//创建子类Boy继承父类Person的属性和行为
}

修改main函数，在main函数中创建Boy类的对象：

public static void main(String[] args){
        Boy XiaoJun=new Boy();//创建Person类的对象XiaoMing
        XiaoJun.name="小军";//修改成员变量：赋值
        XiaoJun.readName();//使用方法：执行对象行为
    }

输出结果如下：

可以发现，新的类Boy中没有定义任何成员变量和方法，但是具有Person类的成员变量和方法。通过继承，（同包下）子类可以获得父类的特征和行为。另外在子类中也可以定义特定的属性和方法，或者重写父类中已有的方法以改变其行为。方法重写（覆盖）存在于有继承关系的类之间，并且要求访问修饰符大于等于父类，返回值类型，方法名，参数类型(个数，顺序)完全一样。

定义新属性和新方法与重写父类中已有方法：

public class Boy extends Person{//创建子类Boy继承父类Person的属性和行为
    int height;//新属性
    public void readHeight(){//新方法
        System.out.println("身高为"+height+"cm");
    }
    void readName(){//重写方法
        System.out.println("我的名字叫"+name);
    }
}

public static void main(String[] args){
        Boy XiaoJun=new Boy();//创建Person类的对象XiaoMing
        XiaoJun.name="小军";//修改成员变量：赋值
        XiaoJun.readName();//使用方法：执行对象行为
        XiaoJun.height=180;
        XiaoJun.readHeight();
    }

输出结果为：

在Boy类中我们重写了Person类中的readName方法，在执行方法时就只执行重写的方法。若想保留父类中被重写的方法，可用关键字super表示当前类的父类对象，只需在重写的方法中加入“super.方法名;”即可执行父类中的同名方法。

注意，每个类都会默认继承Object类。每个子类只能继承一个父类，但是子类继承父类后同样可以添加接口（接口可以添加多个），格式如下： 

public class 子类(派生类) extends 父类(基类，超类) implements 接口，接口，... ，... {}

2.转型

一般情况下创建已知类的实体对象如上面已经提到过的：类名 对象名 = new 类名（）；

我们也可以通过继承的特性来实现转型这一作用，例如：

//父类名 对象名 = new 子类名（）；
Person XiaoJun=new Boy();

这一过程称作自动转型(向上转型)是指将子类对象转换为父类对象的过程，如果直接将以上转型替换原有XiaoJun对象的创建，会发现Boy类中特有的属性赋值和方法使用时会报错，而改写Person类中的readName方法却能实现，因此得出对象自动转型后只能调用子类中重写的方法。

若此时再把对象XiaoJun强制转型成为Person类的对象，操作如下：

//类名 新对象名 = （与等号左边相同类名）经过自动转型后的对象名
Boy XiaoMing=(Boy)XiaoJun; 

该操作叫做强制转型（向下转型）是指将父类对象转换为子类对象的过程，经过强制转型后得到的XiaoMing对象功能上与直接创建（Boy XiaoMing = new Boy();）的对象无异。

通过向上转型，从而实现多态性。这种转型的作用是可以将不同子类的对象都当作父类对象来处理，以简化代码和提高代码的可复用性。在向上转型后，只能访问父类中定义的方法和成员变量，而子类特有的方法和成员变量将无法直接访问。

通过向下转型，以便访问子类特有的方法和成员变量。这种转型的作用是在某些特定的情况下，当我们确定一个父类对象实际上是某个子类的对象时，可以使用向下转型来恢复原本的子类类型，从而可以调用子类特有的功能。

继承关系的转型可以在处理多态性、简化代码和使用子类特有功能等方面提供灵活性和便利性。但在使用转型时，需要注意类型安全性和合理性，避免出现编译时或运行时的错误。